基于正弦调制波的单相逆变变频电源制造技术

本发明专利技术涉及一种基于正弦调制波的单相逆变变频电源，其包括逆变电路，所述逆变电路连接过温和过流保护电路、隔离功率驱动电路和软启动电路，软启动电路连接软启动控制信号生成电路、整流电路，整流电路连接220V交流输入，隔离功率驱动电路连接驱动信号生成电路，驱动信号生成电路连接过温和过流保护电路、D/A转换电路、锯齿载波生成电路和死区电路，D/A转换电路连接数据存储器和电压取反电路，数据存储器连接计数器，计数器连接所述的死区电路、压控振荡器和数据存储器，压控振荡器连接电压调节器，电压调节器连接电压取反电路。其优点是：本发明专利技术能够根据负载需要改变电源的频率，有效节省电源，减小系统体积，并大大提高系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于正弦调制波的单相逆变变频电源，属于电源控制领域。
技术介绍
电力电子技术涉及电子学、电力学和控制理论，随着微处理器和功率器件的迅速发展及控制理论的日益成熟，电力电子技术的应用也越来越广泛，各种电力电子装置广泛应用于高压直流输电、静止无功补偿、交直流电力拖动、逆变电源等。 以上电力电子装置的应用中，逆变电源的应用非常广泛。在已有的各种电源中，蓄电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要对其进行逆变。很多交流负载在获得稳定的交流电源和足够的功率同时，还需要交流电源具有可变的频率或者可变的电压，比如交流电机的调速。在单相交流电源的各种负载中，也常常需要单相交流电源的频率和电压具有灵活的可调性，以实现节能和负载在不同工作方式下的电源供给。目前出现了以各种微处理器为控制核心的变频电源，虽然都具有较高的性能，但是，这种变频电源多数都是成本较高， 且控制复杂，不适合推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于正弦调制波的单相逆变变频电源，通过电位器的调节灵活改变交流电源的频率，控制系统采用全硬件实现方式，结构简单，减小了逆变电源的体积，并大大提高系统的可靠性。按照本专利技术提供的技术方案，所述基于正弦调制波的单相逆变变频电源包括逆变电路，所述逆变电路的输出端连接过温和过流保护电路，逆变电路的输入端连接隔离功率驱动电路和软启动电路，所述软启动电路的输入端连接软启动控制信号生成电路、整流电路，整流电路的输入接220V交流输入，所述隔离功率驱动电路的输入端连接驱动信号生成电路，驱动信号生成电路的输入端连接过温和过流保护电路、D/A转换电路、锯齿载波生成电路和死区电路，所述D/A转换电路的输入端连接数据存储器和电压取反电路，数据存储器的输入端连接计数器，计数器的输出还连接所述死区电路，计数器的输入端连接压控振荡器，压控振荡器的输入端连接电压调节器，电压调节器的输出端连接电压取反电路的输入端；其中所述整流电路、软启动电路和逆变电路一起称为主电路；所述电压调节器的输出电压分别连接到压控振荡器的电压输入与D/A转换电路的参考电压输入，通过对电压调节器输出电压的调节，一方面改变D/A转换电路的参考电压，实现正弦调制波幅值的改变，另一方面改变压控振荡器的输入电压，实现压控振荡器输出频率的改变；压控振荡器输出的频率经计数器进行分频，同时产生同步信号，分频后的信号作为数据存储器的地址选择信号；读取数据存储器里存储的正弦表，将读取出的正弦表值经D/A转换电路生成所需的单极性正弦调制波，所述单极性正弦调制波与锯齿载波生成电路输出的锯齿载波通过驱动信号生成电路中的电压比较器比较后生成SPWM信号；计数器输出的同步信号经过死区电路后与所述 SPWM信号生成驱动信号；当主电路中出现过温或者过流时，驱动信号被封锁。所述主电路包括四个IGBT管构成的单相逆变桥电路，单相逆变桥电路的输出端接负载，在单相逆变桥电路的两个输入端并联有第二继电器常闭触点和第四电阻的串联支路、第三电阻、第二电容、滤波电容，滤波电容的正极通过充电电阻连接二极管整流桥的正输出端，滤波电容的负极接所述二极管整流桥的负输出端，二极管整流桥的输入端接单相220V交流电源；所述充电电阻两端并联有第一继电器的常开触点以及第一电容和第二电阻的串联支路；在主电路接通单相220V交流电源时所述充电电阻使直流母线电压逐步增加，待滤波电容的电压为稳态值的90%时，第一继电器的常开触点闭合，从而实现充电软启的功能，第一继电器的控制信号由软启动控制信号生成电路提供；第二继电器的控制线圈由220V交流电压控制，当主电路通电时第二继电器的常闭触点打开，主电路断电时，第二继电器触点闭合，第四电阻并联到放电回路，此时主电路的放电时间常数变小，保证断电时主电路的安全。所述计数器、数据存储器和D/A转换电路包括计数器⑶4040实现对输入脉冲的计数，同时也具有分频的作用，计数器CD4040的12脚输出方波每半周表示对压控振荡器 LM331输出的脉冲计了 256个数，将其作为正弦调制波的同步信号；E2PROM数据存储器内部存储一个256个数据的正弦表；计数器⑶4040的输出Ql Q7脚连接E2PROM数据存储器的八个地址输入端，用来查取正弦表相对位置的值；E2PROM数据存储器的数据输出端连接到数模转换芯片DAC0808的数字量输入端，经数模转换输出模拟量，数模转换芯片DAC0832 输出的电流信号经过运算放大器转变为电压信号，所述运算放大器输出正弦调制波。所述死区电路包括计数器输出的同步信号接第一非门的输入端和第一与非门的第一输入端，第一非门的输出端接第二与非门的第一输入端，第一与非门的输出端连接第二非门的输入端并通过第二十五电阻接第二与非门的第二输入端，第二与非门的输出端连接第三非门的输入端并通过第二十四电阻接第一与非门的第二输入端，所述第一与非门的第二输入端通过第三电容接地，第二与非门的第二输入端通过第四电容接地。所述锯齿载波生成电路采用一个具有固定频率的脉冲宽度调制芯片TL494，芯片 TL494的7、9、13、16、DT脚接地，RT脚通过第二十六电阻接地，CT脚通过第五电容接地，CT 脚输出锯齿载波。所述输出的锯齿载波频率在5 15KHZ。所述过温和过流保护电路包括检测IGBT管温度的温度开关，温度开关的输出信号连接第一二极管的阳极并通过第二十八电阻接地，第一二极管阴极和第二二极管阴极接非门的输入端，所述非门的输入端还通过第三十电阻接地，第二二极管阳极接第一电压比较器的输出并通过第二十九电阻接+5V电压，第一电压比较器的正输入端通过第五电容接地并通过第二十七电阻接单相逆变桥电路的直流回路电流，第一电压比较器的负输入端接第五电位器的调节端并通过第四电容接地，第五电位器的两个固定端一端接地，另一端接 +5V电压；一旦温度超过80°C，温度开关闭合，所述非门的输出端输出低电平；当系统过流时，检测的电流信号经过第二十七电阻转变成电压信号，与电位器的设定值通过第一电压比较器进行比较，超过设定的上限值时，所述非门的输出端输出低电平。所述驱动信号生成电路包括锯齿载波与正弦调制波分别输入第二电压比较器的负输入端和正输入端，第二电压比较器的输出端接第一与门的第一输入端和第二与门的第一输入端并通过第三十三电阻接+5V电压，死区电路第二非门的输出端接第一与门的第二输入端以及第五非门的输入端，死区电路第三非门的输出端接第二与门的第二输入端以及第七非门的输入端，第一与门的输出端接第四非门的输入端，第二与门的的输出端接第六非门的输入端，所述第四、五、六、七非门的输出端分别接第三、四、五、六与门的第一输入端，所述第三、四、五、六与门的第二输入端接过温和过流保护电路的输出；经电压比较器 LM339-1生成的SPWM信号与死区电路输出的具有死区时间的同步信号经所述第三、四、五、 六与门后生成驱动四个IGBT管的驱动信号；当出现过温或者过流时，过温和过流保护电路的输出信号将通过所述第三、四、五、六与门封锁四路驱动信号，从而实现对逆变电路的硬件保护。 本专利技术的优点有1.通过电压调节器控制输出电源的频率，实现输出电源频率的无极调节，应用场合广泛，可用于电风扇、抽油烟机等的无极调速，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　基于正弦调制波的单相逆变变频电源，包括逆变电路，其特征是：所述逆变电路的输出端连接过温和过流保护电路，逆变电路的输入端连接隔离功率驱动电路和软启动电路，所述软启动电路的输入端连接软启动控制信号生成电路、整流电路，整流电路的输入接２２０Ｖ交流输入，所述隔离功率驱动电路的输入端连接驱动信号生成电路，驱动信号生成电路的输入端连接过温和过流保护电路、Ｄ／Ａ转换电路、锯齿载波生成电路和死区电路，所述Ｄ／Ａ转换电路的输入端连接数据存储器和电压取反电路，数据存储器的输入端连接计数器，计数器的输出还连接所述死区电路，计数器的输入端连接压控振荡器，压控振荡器的输入端连接电压调节器，电压调节器的输出端连接电压取反电路的输入端；其中所述整流电路、软启动电路和逆变电路一起称为主电路；所述电压调节器的输出电压分别连接到压控振荡器的电压输入与Ｄ／Ａ转换电路的参考电压输入，通过对电压调节器输出电压的调节，一方面改变Ｄ／Ａ转换电路的参考电压，实现正弦调制波幅值的改变，另一方面改变压控振荡器的输入电压，实现压控振荡器输出频率的改变；压控振荡器输出的频率经计数器进行分频，同时产生同步信号，分频后的信号作为数据存储器的地址选择信号；读取数据存储器里存储的正弦表，将读取出的正弦表值经Ｄ／Ａ转换电路生成所需的单极性正弦调制波，所述单极性正弦调制波与锯齿载波生成电路输出的锯齿载波通过驱动信号生成电路中的电压比较器比较后生成ＳＰＷＭ信号；计数器输出的同步信号经过死区电路后与所述ＳＰＷＭ信号生成驱动信号；当主电路中出现过温或者过流时，驱动信号被封锁。...

【技术特征摘要】
1.基于正弦调制波的单相逆变变频电源，包括逆变电路，其特征是所述逆变电路的输出端连接过温和过流保护电路，逆变电路的输入端连接隔离功率驱动电路和软启动电路，所述软启动电路的输入端连接软启动控制信号生成电路、整流电路，整流电路的输入接 220V交流输入，所述隔离功率驱动电路的输入端连接驱动信号生成电路，驱动信号生成电路的输入端连接过温和过流保护电路、D/A转换电路、锯齿载波生成电路和死区电路，所述 D/A转换电路的输入端连接数据存储器和电压取反电路，数据存储器的输入端连接计数器， 计数器的输出还连接所述死区电路，计数器的输入端连接压控振荡器，压控振荡器的输入端连接电压调节器，电压调节器的输出端连接电压取反电路的输入端；其中所述整流电路、 软启动电路和逆变电路一起称为主电路；所述电压调节器的输出电压分别连接到压控振荡器的电压输入与D/A转换电路的参考电压输入，通过对电压调节器输出电压的调节，一方面改变D/A转换电路的参考电压，实现正弦调制波幅值的改变，另一方面改变压控振荡器的输入电压，实现压控振荡器输出频率的改变；压控振荡器输出的频率经计数器进行分频， 同时产生同步信号，分频后的信号作为数据存储器的地址选择信号；读取数据存储器里存储的正弦表，将读取出的正弦表值经D/A转换电路生成所需的单极性正弦调制波，所述单极性正弦调制波与锯齿载波生成电路输出的锯齿载波通过驱动信号生成电路中的电压比较器比较后生成SPWM信号；计数器输出的同步信号经过死区电路后与所述SPWM信号生成驱动信号；当主电路中出现过温或者过流时，驱动信号被封锁。2.如权利要求1所述基于正弦调制波的单相逆变变频电源，其特征是所述主电路包括四个IGBT管构成的单相逆变桥电路，单相逆变桥电路的输出端接负载，在单相逆变桥电路的两个输入端并联有第二继电器(J2)常闭触点和第四电阻(R4)的串联支路、第三电阻(R3)、第二电容(C2)、滤波电容(E1)，滤波电容(El)的正极通过充电电阻(Rl)连接二极管整流桥的正输出端，滤波电容(El)的负极接所述二极管整流桥的负输出端，二极管整流桥的输入端接单相220V交流电源；所述充电电阻(Rl)两端并联有第一继电器(Jl)的常开触点以及第一电容(Cl)和第二电阻(R2)的串联支路；在主电路接通单相220V交流电源时所述充电电阻(Rl)使直流母线电压逐步增加，待滤波电容(El)的电压为稳态值的90%时， 第一继电器(Jl)的常开触点闭合，从而实现充电软启的功能，第一继电器(Jl)的控制信号由软启动控制信号生成电路提供；第二继电器(J2)的控制线圈由220V交流电压控制，当主电路通电时第二继电器(J2)的常闭触点打开，主电路断电时，第二继电器(J2)触点闭合， 第四电阻(R4)并联到放电回路，此时主电路的放电时间常数变小，保证断电时主电路的安全。3.如权利要求1所述基于正弦调制波的单相逆变变频电源，其特征是所述计数器、数据存储器和D/A转换电路包括计数器CD4040实现对输入脉冲的计数，同时也具有分频的作用，计数器CD4040的12脚输出方波每半周表示对压控振荡器LM331输出的脉冲计了 256 个数，将其作为正弦调制波的同步信号；E2PROM数据存储器内部存储一个256个数据的正弦表；计数器⑶4040的输出Ql Q7脚连接E2PROM数据存储器的八个地址输入端，用来查取正弦表相对位置的值；E2PROM数据存储器的数据输出端连接到数模转换芯片DAC0808的数字量输入端，经数模转换输出模拟量，数模转换芯片DAC0832输出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高扬，郎宝君，徐高松，李晓东，虞水中，沈伟，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：32